KR20080078766A - 고장력 볼트를 이용한 탄소섬유 보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물을 고장력 볼트 및 탄소섬유 시트를 이용하여 보수 또는 보강하는 시공 방법을 제공한다.

도 1과 같이 종래의 탄소섬유 보강공법에서는 콘크리트 표면(10)에 사용하는 에폭시(20)와 최종 마감재 사이에 삽입하는 탄소섬유 시트(30)의 탈락과 에폭시의 들뜸 현상이 자주 발생하는 문제가 있었다.

본 발명에서는 도 2와 같이 콘크리트(10)를 피칭 후 탄소섬유를 시공 할 예정인 바탕면을 그라인더로 처리하는 공정(N1), 상기 처리한 바탕면에 와이어 메쉬(11)를 부착하는 공정(N2), 콘크리트와 와이어 메쉬의 접합면에 직각으로 천공(12) 후 고장력 볼트(13)를 체결하는 공정(N3), 에폭시(20)를 사용하여 고장력 볼트의 돌출부분까지 마감하여 미장 처리하는 공정(N4), 상기 바탕면에 탄소섬유 시트(30) 를 부착한 후 에폭시(20)를 도장 처리하는 공정(N5) 순서로 구성되는 것을 특징으로 하는 고장력 볼트를 이용한 탄소섬유 보강공법을 제공한다.

탄소섬유 시트, 콘크리트, 에폭시, 보강공법, 고장력 볼트

Description

고장력 볼트를 이용한 탄소섬유 보강공법 {Carbon Fiber Sheets Reinforcement Methods Strengthened by High Tensile Bolts}

도 1은 종래의 탄소섬유를 이용한 보강공법 순서도

도 2는 본 발명 고장력 볼트를 이용한 탄소섬유 보강공법 순서도

[도면의 주요 부분에 따른 부호의 설명]

10 : 콘크리트

11 : 와이어 매쉬

12 : 천공

13 : 고장력 볼트

20 : 에폭시

30 : 탄소섬유 시트

본 발명은 콘크리트 구조물에서 고장력 볼트를 이용한 탄소섬유 보강공법에 관한 것으로, 탄소섬유 시트를 부착하기 전에 콘크리트 면을 피칭한 후 연마 처리 하고 직각으로 천공한 구멍에 고강도 볼트를 앵커 처리한 후 매쉬를 고장력 볼트와 접목하는 공정, 에폭시 레진 도포 공정, 탄소섬유 시트를 부착 공정, 에폭시 도장 마감 공정을 통하여, 에폭시 레진이 탈락되는 것을 방지함으로써, 탄소섬유 시트가 견고하게 부착되도록 하는 것이다.

탄소섬유는 우주산업을 비롯하여, 스포츠 산업에 이르기까지 다양하게 이용되어온 석유화학 제품으로서, 인장강도가 강철의 10배 이상 되는 특성을 이용하여 토목, 건축 구조물의 보강재로 연구 개발되었다.

탄소섬유의 종류로는 생성된 피치(pitch)를 좁고 가는 노즐을 통해 구워 만들어진 피치계와 폴리아크릴니트릴 섬유를 구워서 탄화시킨 폴리아크릴로니트릴(PAN)계가 있으며 항공, 우주분야, 스포츠분야에서 건축. 토목분야로 그 적용범위가 확대되는 추세이다. 건축. 토목분야에서는 시트재, 철근대체재인 카본대(carbon rod), 르네핀(이상 장섬유)와 탄소섬유화 시멘트패널인 탄소섬유 보강 시멘트 복합재(CFRC), 보수제인 탄소섬유 르네모르(이상 단섬유) 등으로 활용되고 있다.

콘크리트 보수 및 보강공법에 널리 사용되는 탄소섬유 시트는 인장강도 및 강성이 높아 건축, 토목용 구조물에 적용 시 전하중과 동하중 및 기후에 대한 저항력이 뛰어난 성능을 갖는다.

탄소섬유 보강공법은 단일 방향으로 배열된 탄소섬유 강화재인 탄소섬유 시트를 상온 경화형 에폭시 수지를 이용, 구조내력이 부족한 콘크리트 단면에 접착함으로써 구조물의 강도, 내구성 및 내진 성능 등 그 기능을 보강해주는 보수보강공 법으로써, 철보다 강하고 알루미늄보다 가벼우며 불에 타지 않고 녹슬지 않는 고강도 및 고탄성을 지닌 소재로서 콘크리트 구조물의 보강공사에 있어 철판압착공법의 대체공법으로 일반화되고 있는 공법이다.

한편, 종래의 탄소섬유를 사용한 보강 공법의 공정은, 도 1에 도시한 바와 같이 콘크리트 균열 및 불량부위 패칭, 디스크샌더 등을 이용하여 콘크리트 표면의 도장, 오염물질이나 열화 층을 제거하고, 특히 각진 부분은 탄소섬유가 접히지 않도록 샌더 처리시 최소반경 3cm 이상으로 면취하는 표면처리 공정 및 손상부위 복구 공정, 연마 시에 생기는 분진을 세척 후, 건조처리 공정, 붓, 로라 등을 이용하여 콘크리트 표면에 프라이머를 2~3회 도포, 건조 공정, 기포로 인한 들뜸 발생을 방지하기 위해 프라이머 면의 퍼티처리 공정, 탄소섬유 시트접착용 에폭시 레진 도포 공정, 탄소섬유 시트접착 공정, 시트 접착면 기포 제거 및 함침 공정, 기포제거용 로라를 이용하여 섬유배열에 맞추어 시트내의 기포 제거하는 공정, 마무리 에폭시 레진 재도포 공정, 잔여분 수지 제거 후 비닐 시트 등으로 양생 후 수지 도포 면이 건조된 후 면마감 공정을 실시하며 시트를 여러 겹 시공할 경우 탄소섬유 시트를 추가 접착하는 공정을 상기와 동일한 순서로 반복한다. 이후 적절한 마감도장을 실시하며, 특히 자외선 차단이 필요한 경우에는 불소계 또는 우레탄계 보호 도장을 추가로 실시한다.

그러나, 종래의 탄소섬유 보강 방법은, 탄소섬유 시트의 내부구조상, 매우 얇은 두께인 탄소섬유 시트에 수 만개의 탄소섬유가 집합됨에 따라, 고점도의 에폭시 수지는 탄소섬유 시트의 함침이 어려워, 부착 후에도 탄소섬유 시트가 들뜨는 문제점이 있었으며, 이에 따라 저점도의 에폭시 수지를 쓸 경우, 탄소섬유 시트를 부착하기도 전에 그 중력으로, 에폭시 수지가 흘러내려 균일한 부착이 어려운 문제점이 있었다.

또한, 탄소섬유 시트의 부착 후, 다시 에폭시 수지를 도포하고 이에 롤러로 밀면서 압착하면, 탄소섬유 시트의 일부가 부스러지는 박리현상이 발생하고, 롤러에 에폭시 수지가 묻어 면을 정리하는데 애로사항이 있었으며, 또, 양생 할 때 설치하는 비닐 시트가 에폭시 수지에 닿지 않도록 해야 하므로, 이 비닐시트를 설치하는데 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 콘크리트 구조물의 보강재로 사용되는 탄소섬유 시트가 탈락하는 현상 및 빈번한 에폭시의 들뜸을 방지할 수 있도록, 그라인더 처리한 콘크리트의 바탕면에 와이어 매쉬를 시공한 상태에서 고장력 볼트를 체결한 다음, 고장력 볼트의 돌출부분까지 에폭시로 미장 처리 하는 공정을 거친 후, 탄소섬유 시트를 시공하고 에폭시로 마감 처리하는 견고한 시공을 통해 중력, 진동 또는 외부 충격으로 인한 에폭시의 들뜸 현상 및 탄소섬유 시트의 탈락을 방지하는 것이다.

이하 본 발명의 구성을 첨부된 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 고장력 볼트를 이용한 탄소섬유 보강공법 순서도를 도시한 것으로

먼저 콘크리트(10)를 피칭 후 탄소섬유시트를 시공할 예정인 바탕 면을 그라인더로 처리하는 제 1단계(N1),

이때, 바탕면을 그라인더로 어느 정도 반반한 면이 되도록 처리하며,

상기 그라인더로 처리한 바탕면에 와이어 메쉬(11)를 부착시공하는 제 2단계(N2),

이때 와이어매쉬(11)는 다음 단계에서 시공할 에폭시를 떨어지지 않고 잘 부착하기 위하여 시공하는 것이며,

상기 와이어매쉬(11)와 콘크리트 접합면에 직각으로 천공(12) 후 고장력 볼트(13)를 체결하는 제 3단계(N3),

상기 바탕면과 와이어매쉬(11) 부분에 에폭시(20)를 이용하여 고장도 볼트의 돌출 부분까지 마감하여 미장을 하는 제 4단계(N4),

이때, 상기 와이어매쉬(11)는 에폭시(20)가 중력에 의해 처짐을 방지하며,

상기 에폭시(20)가 미장된 바탕면 위에 탄소섬유 시트(30)를 부착한 후 에폭시(20)를 도장 처리하는 제 5단계(N5)를 통하여, 본 발명 고장력 볼트를 이용한 탄소섬유보강공법이 완성된다.

본 발명에 의하면 고장력 볼트와 너트에 의해 와이어 메쉬 및 에폭시가 콘크리트에 완전 접착, 고정됨으로써 보강재의 들뜸 현상을 제거할 수 있어 콘크리트의 균열 억제 효과, 습기나 곰팡이 방지 효과가 증진되며, 흔히 발생하는 탄소섬유 시트의 탈락이나 박리현상을 방지 할 수 있어 보강 구조물의 압축 강도, 인장강도의 증가로 내구성 및 수명이 증진되며, 시공이 용이하고 공기를 단축할 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 콘크리트 구조물을 탄소섬유 시트를 이용하여 보강하는 공법에 있어서, 콘크리트(10)를 피칭 후 탄소섬유 시트를 시공할 예정인 바탕 면을 그라인더로 처리하는 제 1단계(N1), 상기 그라인더로 처리한 바탕면에 와이어 메쉬(11)를 부착 시공하는 제 2단계(N2), 상기 와이어 메쉬와 콘크리트 접합면에 직각으로 천공(12) 후 고장력 볼트(13)를 체결하는 제 3단계(N3), 에폭시(20)를 이용하여 고장도 볼트의 돌출 부분까지 마감하여 미장을 하는 제 4단계(N4), 상기 바탕면에 탄소섬유 시트(30)를 부착한 후 에폭시(20)를 도장 처리하는 제 5단계(N5)의 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고장력 볼트를 이용한 탄소섬유 보강공법.

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